《冷凍空間軟硬吸合面間濕空氣呼吸效應機制》是依託上海交通大學，由趙丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：冷凍空間軟硬吸合面間濕空氣呼吸效應機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙丹
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
冷凍空間溫度在設定的溫度上下限內波動時，門封吸合面將周期性地吸入外界高濕度熱空氣和呼出內部低濕度冷空氣，這種“呼吸效應”導致能耗上升及被保存物品的品質損害；其不利影響的減弱有賴於對空氣滲透量的精確控制，這就需要掌握冷凍空間軟硬吸合面呼吸效應的機理並實現定量描述。本項目針對影響濕空氣呼吸效應的滲透路徑、滲透推動勢、滲透機制等關鍵因素開展研究；首先通過應力分析、粗糙表面形貌的數位化表征，建立反映應力作用下吸合面縫隙三維微觀形貌的滲透路徑模型；然後建立軟硬吸合面結構對於周期性水汽冷凝影響下的冷凍空間內濕度場與溫度場、壓力場耦合模型，實現軟硬吸合面耦合滲透推動勢量化描述；最後在對單一滲透推動勢下軟硬吸合面縫隙空氣遷移微觀分析的基礎上，建立濕度、溫度、壓力三個滲透推動勢同向和反向耦合作用下空氣滲透量模型。項目成果為冷凍空間軟硬吸合門封的最佳化設計提供必需的基礎模型，並豐富縫隙間濕空氣滲透理論。
結題摘要
冷櫃、冰櫃等設備維持在低溫環境下運行，需要消耗大量電能產生持續冷量來抵消熱濕負荷，其中濕空氣滲透帶來的熱濕負荷占據著主要部分。為降低冷凍空間能耗，最直接的措施就是減小濕空氣滲透。濕空氣滲透主要受到濕度、壓力、溫度滲透勢以及滲透路徑的影響；為了減少濕空氣滲透，實現降低冷凍空間能耗的目標，需要明確冷凍空間軟硬吸合面濕空氣滲透特性。本文設計並搭建了冷凍空間軟硬吸合面濕空氣滲透速率測試實驗台，測試了冷凍空間軟硬吸合面濕空氣滲透特性的變化規律，通過表面形貌觀測和理論研究分析了軟硬吸合面滲透流動類型，建立了濕空氣中水蒸氣和空氣滲透速率預測模型。主要研究內容及結果如下： 1、提出了基於空氣泄漏測試流量法和水蒸氣滲透乾法測試原理的冷凍空間門封軟硬吸合面濕空氣滲透測試方法，搭建了濕空氣滲透速率測試實驗台，可實現不同壓力、溫度、濕度滲透勢下的濕空氣滲透速率測試； 2、通過儀器觀測得到了軟硬吸合面表面形貌，結合材料彈性變形理論計算得到接觸應力影響下表面形變結果，揭示了冷凍空間門封吸合面處的氣體流動； 3、通過水蒸氣滲透速率測試實驗，研究了水分滲透速率隨水分分壓差的變化規律，結果表明，在只有濕度滲透勢作用時，冷凍空間門封吸合面處的水蒸氣滲透速率隨壓差增大而增大，兩者變化規律呈線性。根據軟硬吸合面水分滲透的理論分析和實驗數據，建立了滲透速率預測模型；模型預測值與實驗值的最大誤差小於15%； 4、空氣滲透速率測試的實驗研究結果表明，在溫度和壓力耦合滲透勢下，冷凍空間門封吸合面處的空氣滲透速率隨溫度升高而增大；冷凍空間門封吸合面處的空氣滲透速率隨壓差增大而增大，且增大的速率越來越快，兩者關係非線性。通過多孔介質滲流理論並結合實驗數據擬合滲透特性係數，建立了空氣滲透速率預測模型；模型預測值與實驗測試值的最大誤差小於8%。 研究結果為冷凍空間門封最佳化設計提供必需的基礎模型，並豐富間隙濕空氣滲透理論。
